(57)【要約】【課題】  蓋体を接合する際に、絶縁基体にクラックが発生する可能性を低減させた電子部品収納用パッケージおよび電子装置を提供すること。【解決手段】  電子部品が収容される凹部１０４を有し、側面に切欠き部１０２を有する絶縁基体１０１と、絶縁基体１０１の上面に凹部１０４を取り囲むように形成されたメタライズ層１０５とを備えている。絶縁基体１０１の角部から切欠き部１０２にかけてメタライズ層１０５の表面に窪み部１０３が形成されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面に電子部品が収容される凹部を有し、側面に切欠き部を有する絶縁基体と、前記絶縁基体の上面に前記凹部を取り囲むように形成されたメタライズ層とを備え、前記絶縁基体の角部から前記切欠き部にかけて前記メタライズ層の表面に窪み部が形成されていることを特徴とする電子部品収納用パッケージ。
【請求項２】
前記窪み部は、前記切欠き部側から前記凹部側に向かって漸次浅くなるように形成されていることを特徴とする請求項１記載の電子部品収納用パッケージ。
【請求項３】
前記メタライズ層の外周縁が、前記絶縁基体の上面の外周縁より内側に位置しており、かつ、前記メタライズ層の内周側が、前記絶縁基体の凹部の内側面に延出されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の電子部品収納用パッケージ。
【請求項４】
上面が長方形状である前記絶縁基体に形成された前記メタライズ層の上面に金属枠体が接合されており、前記絶縁基体の短辺側において、前記金属枠体の内周縁が前記凹部の内側に位置していることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の電子部品収納用パッケージ。
【請求項５】
請求項１乃至請求項３のいずれか記載の電子部品収納用パッケージと、該電子部品収納用パッケージの前記凹部に収容された電子部品と、前記電子部品収納用パッケージの前記メタライズ層上にろう材を介して接合された蓋体とを備え、前記ろう材は、前記メタライズ層の前記窪み部において、前記メタライズ層の前記窪み部以外の部位より厚く設けられていることを特徴とする電子装置。
【請求項６】
請求項４記載の電子部品収納用パッケージと、該電子部品収納用パッケージの前記凹部に収容された電子部品と、電子部品収納用パッケージの前記金属枠体上に接合された蓋体とを備えていることを特徴とする電子装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水晶振動子や半導体素子等の電子部品が収容される電子部品収納用パッケージおよび電子装置に関するものであり、特に、絶縁基体の側面に切欠き部が形成された電子部品収納用パッケージおよび電子装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
水晶振動子や半導体素子等の電子部品が収容される従来の電子部品収納用パッケージとしては、例えば下記特許文献１に記載された構造のものがあった。すなわち、従来の電子部品収納用パッケージは、絶縁基体の上面に電子部品が収容される凹部が形成されており、また、絶縁基体の側面に切欠き部が形成されている。切欠き部の内面には、導体層が形成されており、外部接続用の配線導体若しくは電気特性の測定端子として用いられている。縁基体の上面には、凹部を取り囲むようにメタライズ層形成されている。なお、絶縁基体の上面には、蓋体がろう付けや溶接等の方法により接合される。
【特許文献１】特開２００３−３０４１３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、近年の電子装置の小型化および高機能化に伴って、電子部品が収容される凹部を取り囲む絶縁基体の枠部の厚みを薄くする必要がある。また、電子装置の高機能化に伴って、絶縁基体の凹部内に複数の電子部品を積層実装させ必要があり、絶縁基体の枠部の厚みに対してその深さを大きく形成することも要求されてきた。
【０００４】
このように、絶縁基体の枠部の厚みが薄くされ、その厚みに対して凹部の深さが大きく形成されることにより、枠部の機械的な強度が低下して、絶縁基体の側面等にクラックが発生する可能性が高まってきた。特に、絶縁基体の側面に切欠き部を有する構造においては、その可能性がさらに高くなる。
【０００５】
本発明は、かかる問題点に鑑み案出されたものであり、その目的は、蓋体を接合する際に生じる熱応力によるクラックの発生の可能性を低減させた電子部品収納用パッケージおよび電子装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の電子部品収納用パッケージは、上面に電子部品が収容される凹部を有し、側面に切欠き部を有する絶縁基体と、前記絶縁基体の上面に前記凹部を取り囲むように形成されたメタライズ層とを備え、前記絶縁基体の角部から前記切欠き部にかけて前記メタライズ層の表面に窪み部が形成されていることを特徴とするものである。
【０００７】
また、本発明の電子部品収納用パッケージは、前記窪み部が、前記切欠き部側から前記凹部側に向かって漸次浅くなるように形成されていることを特徴とするものである。
【０００８】
また、本発明の電子部品収納用パッケージは、前記メタライズ層の外周縁が、前記絶縁基体の上面の外周縁より内側に位置しており、かつ、前記メタライズ層の内周側が、前記絶縁基体の凹部の内側面に延出されていることを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明の電子部品収納用パッケージは、上面が長方形状である前記絶縁基体に形成された前記メタライズ層の上面に金属枠体が接合されており、前記絶縁基体の短辺側において、前記金属枠体の内周縁が前記凹部の内側に位置していることを特徴とするものである。
【００１０】
本発明の電子装置は、本発明の電子部品収納用パッケージと、該電子部品収納用パッケージの前記凹部に収容された電子部品と、前記電子部品収納用パッケージの前記メタライズ層上にろう材を介して接合された蓋体とを備え、前記ろう材は、前記メタライズ層の前記窪み部において、前記メタライズ層の前記窪み部以外の部位より厚く設けられていることを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明の電子装置は、本発明の電子部品収納用パッケージと、該電子部品収納用パッケージの前記凹部に収容された電子部品と、電子部品収納用パッケージの前記金属枠体上に接合された蓋体とを備えていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の電子部品収納用パッケージは、絶縁基体の角部から切欠き部にかけてメタライズ層の表面に窪み部が形成されていることにより、例えばろう材を介して絶縁基体に蓋体が接合される際に、熱応力が集中してクラックの起点となりやすい部位からクラックが進行する方向にかけて、その熱応力を窪み部にあるろう材の溜まりによって効果的に緩和させることができ、熱応力により絶縁基体にクラックが発生する可能性を低減させることができる。
【００１３】
また、本発明の電子部品収納用パッケージは、窪み部が、切欠き部側から凹部側に向かって漸次浅くなるように形成されていることにより、メタライズ層に蓋体が接合される際に、切欠き部の近傍に集中する熱応力を、切欠き部側から凹部側に向かって漸次浅くなるように形成されている窪み部に形成されるろう材の溜まりにより効果的に緩和させることができ、絶縁基体にクラックが発生する可能性をさらに低減させることが可能となる。
【００１４】
また、本発明の電子部品収納用パッケージは、メタライズ層の外周縁が、絶縁基体の上面の外周縁より内側に位置しており、かつ、メタライズ層の内周側が、絶縁基体の凹部の内側面に延出されていることにより、絶縁基体の表面にメタライズ層を強固に被着させることができるとともに、凹部の内側面に延出されているメタライズ層の内周側に形成されるろう材のフィレットにより、メタライズ層と金属枠体強固に接合させることができる。
【００１５】
また、本発明の電子部品収納用パッケージは、上面が長方形状である絶縁基体に形成されたメタライズ層の上面に金属枠体が接合されており、絶縁基体の短辺側において、金属枠体の内周縁が凹部の内側に位置していることにより、金属枠体に蓋体をシーム溶接等の溶接法により接合させる際に、蓋体の長辺方向の長さを絶縁基体の長辺方向の長さと比較して短くし、蓋体の長辺方向の熱膨張収縮による膨張収縮幅を比較的小さくすることができ、蓋体の長辺方向における熱応力をより効果的に緩和して、気密封止性および信頼性をさらに向上させることができる。
【００１６】
本発明の電子装置は、本発明の電子部品収納用パッケージと、電子部品収納用パッケージの凹部に収容された電子部品とを備えていることにより、信頼性の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の電子部品収納用パッケージについて添付の図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の電子部品収納用パッケージの構造を示す斜視図である。本発明の電子部品収納用パッケージは、絶縁基体１０１と、絶縁基体１０１の上面に形成されたメタライズ層１０３とを備えている。
【００１８】
絶縁基体１０１の側面には、複数の切欠き部１０２（キャスタレーション）が形成されている。図１に示した電子部品収納用パッケージにおいて、切欠き部１０２は、上面が四角形状の絶縁基体１０１の長辺側の側面にそれぞれ２つ形成されている。切欠き部１０２は、絶縁基体１０１の側面の上端および下端に達するように設けられている。また、切欠き部１０２の内面には、接続パッド１０６と電気的に接続された導体層が被着されており、この導体層を介して電子部品の電極と外部回路基板の配線導体とが電気的に接続される。
【００１９】
また、導体層は、電子部品のメモリーに記憶された内容を書き換えるためのデータ書換え端子として用いられる場合もある。この場合、凹部１０４内に、半導体素子の上側または下側に水晶振動子を搭載することにより、水晶振動子の振動特性や電子装置の使用環境等に対応させて温度補償を行なう温度補償型の水晶発信器を実現することができる。
【００２０】
また、絶縁基体１０１の上面には、部分的に窪み部１０３が形成されている。すなわち、絶縁基体１０１は、上面の高さ位置が部分的に異なるように形成されている。図１に示した電子部品収納用パッケージにおいては、絶縁基体１０１の上面の角部から切欠き部１０２にかけて、絶縁基体１０１の上面の他の部位に比べて高さ位置が低い部位（窪み部１０３）が形成されている。窪み部１０３は、切欠き部１０２にかかるように形成されている。
【００２１】
また、絶縁基体１０１には、上面側に開口された凹部１０４を有している。図１，２に示すように、凹部１０４には、電子部品が搭載される領域（搭載領域１０７）と、電子部品の電極が電気的に接続される接続パッド１０６とが形成されている。図２は、図１に示した電子部品収納用パッケージの平面図である。
【００２２】
図１，２に示した例においては、搭載領域１０７を挟むようにして段差部１０８が形成されており、段差部１０８の上面に接続パッド１０６が形成されている。段差部１０８は、凹部１０４に搭載される電子部品の厚み程度の高さで形成されているとよい。接続パッド１０６は、タングステン、モリブデン、マンガン、銅、銀等の金属材料からなる。
【００２３】
このような構造において、電子部品の電極と接続パッド１０６とはボンディングワイヤを介して電気的に接続される。電子部品が表面実装型であれば、電子部品の電極と接続パッド１０６とは、半田等の接合部材を介して電気的に接続される。なお、凹部１０４に搭載される電子部品は、例えば、半導体集積回路素子や光半導体素子等の半導体素子、水晶振動子や弾性表面波素子等の圧電素子、容量素子等である。
【００２４】
また、図３に示すように、絶縁基体１０１の上面には、金属層（メタライズ層）１０５が形成されている。ここで、図３は、図２に示した電子部品収納用パッケージのＸ−Ｘ’線における断面図である。メタライズ層１０５は、窪み部１０３上と窪み部１０３以外の領域上とに形成されている。なお、図１〜３に示した例では、メタライズ層１０５が均一な厚さで設けられており、メタライズ層１０５の表面は、絶縁基体１０１の角部から切欠き部１０２にかけて高さ位置が低くなっている。すなわち、メタライズ層１０５の表面において、絶縁基体１０１の角部から切欠き部１０２にかけて窪み部１０３が形成されている。メタライズ層１０３は、厚みが１０〜３０μｍ程度、各辺の幅が０．２〜０．５ｍｍ程度である。
【００２５】
なお、絶縁基体１０１は、酸化アルミニウム質焼結体（アルミナセラミックス）、窒化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体、ガラスセラミックス等のセラミックスや樹脂等から成り、例えば一辺の長さが３〜２０ｍｍ程度で厚みが１〜５ｍｍ程度の直方体状である。
【００２６】
切欠き部１０２の導体層、メタライズ層１０５および接続パッド１０６の露出表面には、酸化腐食を防止するとともに、ボンディング性を向上させるために、例えば１〜１０μｍ程度の厚みのニッケルめっき層と０．１〜３μｍ程度の厚みの金めっき層とが順次被着されているとよい。
【００２７】
次に、本発明の電子部品収納用パッケージの製造方法について説明する。なお、ここでは、絶縁基体１０１が酸化アルミニウム質焼結体からなる場合について説明する。
【００２８】
まず、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化マグネシウム、酸化カルシウム等の原料粉末に適当な有機バンイダ、溶剤、可塑剤等を添加混合して泥漿状となし、これをドクタブレード法やカレンダーロール法等によりシート状に成形して複数枚のセラミックグリーンシートを得る。
【００２９】
そして、セラミックグリーンシートに打ち抜き加工を施す。また、金属粉末（例えば、タングステン粉末）に有機溶剤、バインダー等を添加および混練して準備された導電ペーストをセラミックグリーンシートの表面に所定パターン（メタライズ層１０５、接続パッド１０６のパターン）に印刷する。
【００３０】
次に、打ち抜き処理および印刷処理が施された複数のセラミックグリーンシートを積層して、上面に凹部１０４を有する積層体を作製する。また、切欠き部１０２の導体層となる導電ペーストを積層体の側面に印刷する。そして、この積層体を高温（約１６００℃）で焼成する。
【００３１】
なお、メタライズ層１０５、接続パッド１０６および切欠き部１０２の導体層の露出されている部位に、例えば１〜１０μｍ程度の厚みのニッケルめっき層と０．１〜３μｍ程度の厚みの金めっき層とを順次被着しておくとよい。
【００３２】
次に、本発明の電子装置の構造について説明する。図４は、本発明の電子装置の構造を示す斜視図であり、図５は、図４に示した電子装置の断面図である。本発明の電子装置は、絶縁基体１０１の凹部１０４に電子部品が収容され、絶縁基体１０１の上面に蓋体４１０が取着されている。蓋体４１０は、パッケージのメタライズ層１０５上にろう材４１１を介して接合されている。
【００３３】
ここで、本発明の電子装置において、ろう材４１１は、メタライズ層１０５の窪み部１０３において、メタライズ層１０５の窪み部１０３以外の部位より厚く設けられている。すなわち、本発明において、パッケージのメタライズ層１０５の表面が、絶縁基体１０１の角部から切欠き部にかけて高さ位置が低くなっていることにより、メタライズ層１０５と蓋体４１０との間に設けられるろう材４１１の量が、絶縁基体１０１の角部から切欠き部にかけて他の部位よりも多くなる。
【００３４】
なお、蓋体４１０は、鉄−ニッケル合金板や鉄−ニッケル−コバルト合金板等から成り、厚みが０．１〜０．３ｍｍ程度の平板である。蓋体４１０の下面には、ニッケルめっき層が１０〜３０μｍ程度の厚みに被着されている。
【００３５】
本発明の電子部品収納用パッケージは、絶縁基体１０１の角部から切欠き部１０２にかけてメタライズ層１０５の表面に窪み部１０３が形成されていることにより、メタライズ層１０５上にろう材を介して蓋体４１０を接合する際に、絶縁基体１０１にクラックが発生する可能性を低減させることができる。
【００３６】
すなわち、本発明の電子部品収納用パッケージは、このような構造により、ろう材を介して蓋体４１０を絶縁基体１０１に接合する際に、熱応力が集中してクラックの起点となりやすい部位からクラックが進行する方向にかけて、その熱応力を窪み部１０５に設けられているろう材の溜まりによって効果的に緩和することができ、熱応力により絶縁基体１０１にクラックが発生する可能性を低減させることができる。そして、気密封止性に優れた電子部品収納用パッケージを提供することができる。
【００３７】
次に、本発明の電子部品収納用パッケージおよび電子装置の第２の実施の形態について説明する。図６は、本発明の電子部品収納用パッケージおよび電子装置の第２の実施の形態の構造を示す斜視図である。本実施の形態において、蓋体４１０は金属枠体６２０上に接合されている。他の構成については、図１〜５に示した電子部品収納用パッケージおよび電子装置と同様である。
【００３８】
ここで、金属枠体６２０は、鉄−ニッケル合金板や鉄−ニッケル−コバルト合金板等から成り、厚みが０．１〜０．３ｍｍ程度の枠板である。また、金属枠体６２０の下面の全面には、銀−銅共晶ろう等のろう材４１１が２０〜４０μｍ程度の厚みに被着されている。そして、絶縁基体１０１のメタライズ層１０５にろう材１１０を介して熱処理で接合されることにより絶縁基体１０１のメタライズ層１０３の上面に接合される。
【００３９】
なお、このような金属枠体６２０を介した封止方法の場合、金属枠体６２０および金属からなる蓋体４１０の表面には、予めニッケルめっき層が被着されており、シーム溶接の熱によりニッケルめっき層の一部や蓋体４１０の下面に圧延されたろう材４１１等を溶融させることによって金属枠体６２０と蓋体４１０とが溶接される。
【００４０】
本実施の形態における電子部品収納用パッケージおよび電子装置は、絶縁基体１０１に蓋体４１０をシーム溶接する際に、絶縁基体１０１にクラックが生じる可能性を低減させることができる。すなわち、金属製の蓋体４１０を金属枠体６２０にシーム溶接する際に、蓋体４１０の温度が低下して熱収縮を開始し、硬化したニッケルめっき層の溶接部分（金属枠体６２０の表面と蓋体４１０が接する外周部）からメタライズ層１０５を内側へ引っ張る熱応力が発生したとしても、この熱応力が窪み部１０３に設けられたろう材４１１の溜まりによって効果的に緩和される。
【００４１】
次に、本発明の電子部品収納用パッケージおよび電子装置の第３の実施の形態について説明する。図７は、本発明の電子部品収納用パッケージおよび電子装置の第３の実施の形態の構造を示す断面図である。本実施の形態における電子部品収納用パッケージおよび電子装置は、メタライズ層１０５の窪み部１０３が、切欠き部１０２側から凹部１０４側に向かって漸次浅くなるように形成されている。その他の構成については、図１〜５に示した電子部品収納用パッケージおよび電子装置と同様である。
【００４２】
本実施の形態における電子部品収納用パッケージおよび電子装置は、このような構成により、蓋体４１０をメタライズ層１０５にシーム溶接する際に、切欠き部１０２の近傍に集中する傾向にある熱応力を、切欠き部１０２側から凹部１０４側に向かって漸次浅くなるように形成されている窪み部１０３に形成されたろう材４１１の溜まりにより効果的に緩和することができる。よって、絶縁基体１０１にクラックが発生する可能性をさらに低減させることができる。
【００４３】
また、本実施の形態における電子部品収納用パッケージおよび電子装置は、このような構成により、熱応力の小さい凹部１０４側で蓋体４１０と絶縁基体１０１との間の隙間を漸次小さくして気密性を高めることができる。さらに、メタライズ層１０５の窪み部１０３に位置するろう材４１１が厚く形成されるため、シーム溶接時の熱を絶縁基体１０１に伝え難くすることができ、絶縁基体１０１に熱衝撃による割れやクラックが発生する可能性をさらに低減させることができる。
【００４４】
ここで、メタライズ層１０５の窪み部１０３は、例えば、加圧後に絶縁基体１０１の表面が切欠き部１０２側から凹部１０４側に向かって漸次浅くなるように形成された加圧ヘッドにより絶縁基体１０１の表面を加圧する方法、若しくは、絶縁基体１０１の表面に、切欠き部１０２側から凹部１０４側に向かって漸次浅くなるようにセラミックペーストを印刷する方法等により形成することができる。
【００４５】
次に、本発明の電子部品収納用パッケージおよび電子装置の第４の実施の形態について説明する。図８は、本発明の電子部品収納用パッケージおよび電子装置の第４の実施の形態の構造を示す断面図である。本実施の形態における電子部品収納用パッケージおよび電子装置は、メタライズ層１０５の外周縁が、絶縁基体１０１の上面の外周縁より内側に位置しており、かつ、メタライズ層１０５の内周側が、絶縁基体１０１の凹部１０４の内側面に延出されている。その他の構成については、図１〜５に示した電子部品収納用パッケージおよび電子装置と同様である。
【００４６】
本実施の形態における電子部品収納用パッケージおよび電子装置は、このような構成により、絶縁基体１０１の表面にメタライズ層１０５を強固に被着させることができる。また、メタライズ層１０５上に金属枠体を設ける場合には、凹部１０４の内側面に延出されているメタライズ層１０５の内周側に形成されるろう材４１１のフィレットにより、メタライズ層１０５と金属枠体１０８とを広面積に接合させて、蓋体４１０をより強固に絶縁基体１０１に接合することができる。
【００４７】
次に、本発明の電子部品収納用パッケージおよび電子装置の第５の実施の形態について説明する。図９は、本発明の電子部品収納用パッケージおよび電子装置の第５の実施の形態の構造を示す断面図である。本実施の形態における電子部品収納用パッケージおよび電子装置は、上面が長方形状である絶縁基体１０１に形成されたメタライズ層１０３の上面に金属枠体９２０が接合されており、絶縁基体１０１の短辺側において、金属枠体９２０の内周縁が凹部１０４の内側に位置しているように形成されている。その他の構成については、図１〜５に示した電子部品収納用パッケージおよび電子装置と同様である。
【００４８】
本実施の形態における電子部品収納用パッケージおよび電子装置は、このような構成により、水晶振動子等の長方形状の電子部品が収容される場合に、金属製の蓋体４１０の長辺方向の長さを絶縁基体１０１の長辺方向の長さと比較して短くすることができ、蓋体４１０の長辺方向の熱膨張収縮による膨張収縮幅を比較的小さくすることができることから、蓋体４１０の長辺方向における熱応力をより効果的に緩和して、気密封止性および信頼性をさらに向上させることができる。
【００４９】
なお、本発明の電子部品収納用パッケージおよび電子装置において、窪み部１０３の深さは、窪み部１０３が形成されない他のメタライズ層１０５の部位よりも１０〜２０μｍ程度低く形成されていることが望ましい。メタライズ層１０５上にろう材４１１の厚みは、通常２０〜４０μｍ程度であり、このろう材４１１がメタライズ層１０５に広がって接合されるため、窪み部１０５はその深さが１０〜２０μｍ程度となるように形成されている。
【００５０】
なお、窪み部１０３は、その深さが１０μｍ未満であると、蓋体４１０をメタライズ層１０５上にシーム溶接する際に発生する熱応力が切欠き部１０２の周囲に集中することを抑制する効果が低下してしまい、メタライズ層１０５が絶縁基体１０１の上面から剥離したり、絶縁基体１０１の側面にクラックが発生したりする可能性が高くなる。
【００５１】
また、窪み部１０５は、その深さが２０μｍ以上であると、電子部品が収容されている凹部１０４内に余分なろう材４１１が流れ出してしまい、電気的短絡が発生する可能性が高くなる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の電子部品収納用パッケージの構造を示す斜視図である。
【図２】図１に示した電子部品収納用パッケージの平面図である。
【図３】図２に示した電子部品収納用パッケージのＸ−Ｘ’線における断面図である。
【図４】本発明の電子装置の構造を示す斜視図である。
【図５】図４に示した電子装置の断面図である。
【図６】本発明の電子部品収納用パッケージおよび電子装置の第２の実施の形態の構造を示す斜視図である。
【図７】本発明の電子部品収納用パッケージおよび電子装置の第３の実施の形態の構造を示す斜視図である。
【図８】本発明の電子部品収納用パッケージおよび電子装置の第４の実施の形態の構造を示す斜視図である。
【図９】本発明の電子部品収納用パッケージおよび電子装置の第５の実施の形態の構造を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００５３】
１０１・・・・・絶縁基体
１０２・・・・・切欠き部
１０３・・・・・窪み部
１０４・・・・・凹部
１０５・・・・・メタライズ層
１０６・・・・・接続パッド
【図１】
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【図２】
2006237274.tif 000004
【図３】
2006237274.tif 000005
【図４】
2006237274.tif 000006
【図５】
2006237274.tif 000007
【図６】
2006237274.tif 000008
【図７】
2006237274.tif 000009
【図８】
2006237274.tif 000010
【図９】
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